11、阻的電流表當(dāng)作電壓表來使用，把已知內(nèi)阻的電壓表當(dāng)作電流表來使用，甚至可以把已知內(nèi)阻的電流表(或電壓表)和電阻箱改裝成符合要求的電壓表(或電流表).
4.定值電阻作為保護電阻，是定值電阻最常見的應(yīng)用
近幾年考題當(dāng)中，經(jīng)常出現(xiàn)用阻值已知的定值電阻(或電阻箱)充當(dāng)電壓表，或用阻值已知的定值電阻(或電阻箱)充當(dāng)電流表.
例2 發(fā)光二極管在生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用，如圖4所示是一種發(fā)光二極管的實物圖，正常使用時，帶“＋”號的一端接高電勢，帶“－”號的一端接低電勢，某同學(xué)想描繪它的伏安特性曲線，實驗測得它兩端的電壓U和通過它的電流I的數(shù)據(jù)如下表所示.
圖4
U/V
0
0
12、.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
2.80
I/mA
0
0.9
2.3
4.3
6.8
12.0
19.0
30.0
(1)實驗室提供的器材如下：
A.電壓表(量程0～3 V，內(nèi)阻約10 kΩ)
B.電壓表(量程0～15 V，內(nèi)阻約25 kΩ)
C.電流表(量程0～50 mA，內(nèi)阻約50 Ω)
D.電流表(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約1 Ω)
E.滑動變阻器(阻值范圍0～10 Ω，允許最大電流3 A)
F.電源(電動勢6 V，內(nèi)阻不計)
G.開關(guān)，導(dǎo)線若干
該同學(xué)做實驗時，電壓表選用的是________，電流表選用的是
13、________.(填選項字母)
(2)請在圖5中以筆畫線代替導(dǎo)線，按實驗要求將實物圖中的連線補充完整.
圖5
(3)在實驗過程中，開關(guān)S閉合前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最________端；(填“左”或“右”).
(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖乙所示的坐標紙中畫出該發(fā)光二極管的I－U圖線.
(5)由I－U圖線可知：二極管的電阻值隨工作電壓的增大而________(填“不變”“增大”或“減小”)
(6)若此發(fā)光二極管的最佳工作電流為10 mA，現(xiàn)將此發(fā)光二極管與電動勢為3 V、內(nèi)阻不計的電池組相連，還需串聯(lián)一個阻值R＝________的電阻，才能使它工作在最佳狀態(tài).(結(jié)果保留三位有
14、效數(shù)字)
解析 (1)由表中數(shù)據(jù)可知：最大電壓為2.8 V，電壓表選A；最大電流為30 mA，電流表選C；
(2)因電壓、電流要從0測起，滑動變阻器用分壓式接法；二極管的電阻更接近電流表的內(nèi)阻，故電流表用外接法，實物圖的連接如圖甲.
(3)因滑動變阻器是分壓式接法，在開始前滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最左端；
(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖上描出各點，用光滑的曲線連接起來，如圖乙.
(5)由圖線可知，二極管的電阻值隨電壓的增大而減小；
(6)根據(jù)U－I圖線，當(dāng)二極管的工作電壓為1.9 V時，工作電流約為10 mA，串聯(lián)電阻上分到電壓應(yīng)為1.1 V，故應(yīng)串聯(lián)的電阻為：R＝ Ω＝110 Ω
15、.
答案 (1)A C (2)見解析圖甲 (3)左
(4)見解析圖乙 (5)減小 (6)110 Ω
變式訓(xùn)練
3.使用理想電壓表、理想電流表、滑動變阻器、直流電源等儀器，研究一只小燈泡完整的伏安特性，測得I－U圖象如圖6甲所示.已知滑動變阻器滑動片的有效移動長度為30 cm，變阻器的最大阻值為22.5 Ω，電源電動勢為6 V，內(nèi)阻不計.
圖6
(1)在圖乙的虛線框內(nèi)，不改變滑動變阻器和電源的位置，補上電壓表、電流表、燈泡，畫出完整的電路圖.要求滑動變阻器的滑動片向左滑動時，燈泡的電壓增大.
(2)根據(jù)I－U圖象可知：從A到B的過程中燈泡的電阻逐漸________(選填“增大”
16、或“減小”)，改變的阻值為________ Ω.
(3)在獲得A→B段圖線數(shù)據(jù)的過程中，滑動變阻器的滑動片向左移動了________ cm的長度.
答案 (1)電路圖如圖所示 (2)增大 5 (3)10
解析 (1)滑動變阻器采用分壓接法，電流表內(nèi)、外接法均可，滑動片左移燈泡電壓變大，電路圖如圖所示.
(2)由I—U圖象可知，從A到B的過程中燈泡的電阻逐漸增大，由歐姆定律得：電阻的改變量ΔR＝RB－RA＝－＝5 Ω.
(3)由I—U圖象可知，燈泡兩端電壓為U并＝3 V，滑動變阻器左半段電壓為6 V－3 V＝3 V，通過燈泡的電流為IL＝0.2 A，由串并聯(lián)電路特點有(＋0.2)(
17、22.5－R)＝3，得R＝15 Ω；與燈泡并聯(lián)的滑動變阻器電阻絲長度×30 cm＝20 cm，在獲得A→B段圖線數(shù)據(jù)的過程中，滑動變阻器的滑動片向左移動了30 cm－20 cm＝10 cm.
4.某待測電阻Rx的阻值在80～100 Ω之間，現(xiàn)要測量其阻值，實驗室提供如下器材：
圖7
A.電流表A1(量程30 mA，內(nèi)阻r1＝10 Ω)
B.電流表A2(量程150 mA，內(nèi)阻r2約為30 Ω)
C.電壓表V(量程15 V，內(nèi)阻約為10 kΩ)
D.定值電阻R0＝20 Ω
E.滑動變阻器R(最大電阻約10 Ω)
F.電源E(電動勢為4 V)
G.開關(guān)S和導(dǎo)線若干
(1)如果
18、用圖7甲來測量Rx，測得的電阻將________真實值(填“大于”“小于”或“等于”)；
(2)如果用圖乙來測量Rx，測量電流表A1和A2的讀數(shù)分別為I1和I2，則Rx＝________；
(3)根據(jù)提供的器材要完成此實驗，甲、乙兩同學(xué)分別設(shè)計了如圖甲、乙兩種電路，你認為圖________更合適.
答案 (1)小于 (2)R0－r1 (3)乙
解析 (1)因待測電阻Rx是小電阻，如果用圖甲來測量Rx，由于電壓表的分流作用，故測得的電阻將小于真實值.
(2)如果用乙圖來測量Rx，根據(jù)歐姆定律有，并聯(lián)部分電壓為：U＝(I2－I1)R0；
且U＝I1(Rx＋r1)，故Rx＝R0－r1.
19、
考題三 測定電源的電動勢和內(nèi)阻
測量電源的電動勢和內(nèi)阻的基本原理是閉合電路歐姆定律，數(shù)據(jù)處理的主要思想方法是“化曲為直”，常用的方法有三種：
1.伏安法——利用電壓表和電流表.閉合電路方程為E＝U＋Ir，利用兩組數(shù)據(jù)，聯(lián)立方程求解E和r；也可作出U－I圖象，圖線的縱截距表示電源的電動勢，斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻.
2.伏阻法——利用電壓表和電阻箱.閉合電路方程為E＝U(1＋).利用兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方程求解或?qū)⒎匠叹€性化，處理為＝·＋或U＝－r＋E，作－圖象或U－圖象，利用圖線的截距和斜率求E和r.
3.安阻法——利用電流表和電阻箱.閉合電路方程為E＝I(R＋r)，利用兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方
20、程求解或?qū)⒎匠叹€性化，處理為＝·R＋，作－R圖象，利用圖線的截距和斜率求E和r.
例3 某同學(xué)用伏安法測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，現(xiàn)備有下列器材：
A.被測干電池一節(jié)
B.電流表1：量程0～0.6 A，內(nèi)阻r＝0.3 Ω
C.電流表2：量程0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω
D.電壓表1：量程0～3 V，內(nèi)阻未知
E.電壓表2：量程0～15 V，內(nèi)阻未知
F.滑動變阻器1：0～10 Ω，2 A
G.滑動變阻器2：0～100 Ω，1 A
H.開關(guān)、導(dǎo)線若干
伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差，在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準
21、確地測量電池的電動勢和內(nèi)阻.
(1)在上述器材中請選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?填寫器材前的字母)：電流表選擇________，電壓表選擇__________，滑動變阻器選擇___________.
(2)實驗電路圖應(yīng)選擇圖8中的________(填“甲”或“乙”)；
(3)根據(jù)實驗中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的U－I圖象，則在修正了實驗系統(tǒng)誤差后，干電池的電動勢E＝________ V，內(nèi)電阻r＝________ Ω.
圖8
解析 (1)一節(jié)干電池的電動勢約為1.5 V，電壓表選D；電流表的量程為0～0.6 A，且明確電流表內(nèi)阻，電流表選B；滑動變阻器阻值較小利于電表的數(shù)值變化
22、，滑動變阻器選F.
(2)因電流表B的內(nèi)阻已知，可將電流表內(nèi)阻等效為電源內(nèi)阻，求出等效電阻后，再求出實際電源內(nèi)阻，故選用甲圖；
(3)由U－I圖可知，電源的電動勢E＝1.5 V；等效內(nèi)電阻r′＝＝1 Ω；則干電池內(nèi)阻為r＝1 Ω－0.3 Ω＝0.7 Ω.
答案 (1)B D F (2)甲 (3)1.5 0.7
變式訓(xùn)練
5.某同學(xué)設(shè)計了如圖9甲所示的電路來測量電源電動勢E及電阻R1和R2的阻值.實驗器材有：待測電源E(不計內(nèi)阻)，待測電阻R1，待測電阻R2，電壓表V(量程為3 V，內(nèi)阻很大)，電阻箱R(0～99.99 Ω)，單刀單擲開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2，導(dǎo)線若干.
圖9
23、
(1)先測電阻R1的阻值.請將該同學(xué)的操作補充完整：
A.閉合S1，將S2切換到a，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)R0和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U1.
B.保持電阻箱示數(shù)不變，__________，讀出電壓表的示數(shù)U2.
C.則電阻R1的表達式為R1＝__________.
(2)該同學(xué)已經(jīng)測得電阻R1＝3.2 Ω，繼續(xù)測電源電動勢E和電阻R2的阻值，其做法是：閉合S1，將S2切換到a，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖乙所示的－圖線，則電源電動勢E＝____ V，電阻R2＝_____ Ω.
答案 (1)將S2切換到b R0 (2)2 0.8
解析
24、 (1)由題知，為了多測數(shù)據(jù)，應(yīng)將S2切換到b；由歐姆定律有：U2＝I(R0＋R1)，U1＝IR0，聯(lián)立解得：R1＝R0；
(2)根據(jù)E＝U＋(R1＋R2)，變形得：＝＋·，對比圖象有：＝0.5，得：E＝2 V；
＝＝2.0，R1＝3.2 Ω，得：R2＝0.8 Ω.
6.甲同學(xué)利用如圖10所示的電路測定電源的電動勢和內(nèi)阻，提供的器材有：
A.干電池兩節(jié)，每節(jié)電動勢約為1.5 V，內(nèi)阻未知
B.直流電壓表V1、V2，內(nèi)阻很大
C.直流電流表A，內(nèi)阻可忽略不計
D.定值電阻R0，阻值未知，但不小于5 Ω
E.滑動變阻器
F.導(dǎo)線和開關(guān)
(1)請根據(jù)所給電路圖，以筆畫線代表導(dǎo)線
25、，在圖11的實物圖上將所缺導(dǎo)線畫上.
圖10
圖11
(2)甲同學(xué)利用該電路完成實驗時，由于某根導(dǎo)線發(fā)生斷路故障，導(dǎo)致一只電壓表始終沒有讀數(shù)，因此只記錄了一只電壓表和電流表的示數(shù)，如下表所示：
U/V
2.62
2.48
2.34
2.20
2.06
1.92
I/A
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
利用表格中的數(shù)據(jù)在圖12中作出U－I圖象.
圖12
(3)由圖象可知，兩節(jié)干電池總電動勢為________ V，總內(nèi)阻為________ Ω.由計算得到的數(shù)據(jù)可以判斷，能夠示數(shù)的電壓表應(yīng)為表________(選
26、填“V1”或“V2”).
答案 (1)、(2)見解析圖
(3)2.90 3.50 V1
解析 (1)根據(jù)電路圖，在給出的實物圖上畫出所缺的導(dǎo)線，如圖甲所示；
(2)將(I，U)作為坐標值將各點描出，并用直線將各點相連，作圖象如圖乙所示；
(3)由U＝E－Ir知；對比圖象得E＝2.90 V，r＝ Ω＝3.50 Ω；若示數(shù)為V2的，則測量的內(nèi)電阻一定有R0，而定值電阻大于5 Ω，故說明讀數(shù)只能是V1的.
考題四 電學(xué)創(chuàng)新拓展實驗
高考中電學(xué)實驗要拿到滿分，考生應(yīng)注意以下“三”個方面：
第一：認真完成課本上的每一個實驗.知道每一個實驗的目的，掌握每一個實驗的原理，熟悉每一
27、個實驗步驟，領(lǐng)會每一個實驗步驟的作用，學(xué)會每一個實驗儀器的使用，學(xué)會每一個實驗的處理方法，弄清每一個實驗誤差的來源等.
第二：對于給出實驗電路圖的創(chuàng)新性實驗，要注意從原理出發(fā)，理解實驗方法，找出圖象中兩個物理量之間的關(guān)系，理想圖象中圖線的斜率和截距的物理意義.
第三：對于設(shè)計性實驗，要注意從原理出發(fā)找方法，選器材，定方案.高考中，對設(shè)計性實驗的考查，一般不直接采用課本上的設(shè)計方案，但是其設(shè)計理念均取材于課本中的必考實驗，因此考生要對課本上的每一個實驗做到心中有數(shù).
例4 某同學(xué)嘗試把一個靈敏電流表改裝成溫度表，他所選用的器材有：靈敏電流表(待改裝)，學(xué)生電源(電動勢為E，內(nèi)阻不計)，
28、滑動變阻器，單刀雙擲開關(guān)，導(dǎo)線若干，導(dǎo)熱性能良好的防水材料，標準溫度計，PTC熱敏電阻Rt(PTC線性熱敏電阻的阻值與攝氏溫度t的關(guān)系為Rt＝a＋kt，a＞0，k＞0).設(shè)計電路如圖13所示，并按如下步驟進行操作：
圖13
(1)按電路圖連接好實驗器材；
(2)將滑動變阻器滑片P滑到a端，單刀雙擲開關(guān)S擲于c端，調(diào)節(jié)滑片P使電流表滿偏，并在以后的操作中保持滑片P位置不動，設(shè)此時電路總電阻為R，斷開電路；
(3)容器中倒入適量開水，觀察標準溫度計，每當(dāng)標準電流表的示數(shù)下降5 ℃，就將開關(guān)S置于d端，并記錄此時的溫度t和對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，然后斷開開關(guān)，請根據(jù)溫度表的設(shè)計原理和電路
29、圖，寫出電流與溫度的關(guān)系式I＝__________(用題目中給定的符號)；
(4)根據(jù)對應(yīng)溫度記錄的電流表示數(shù)，重新刻制電流表的表盤，改裝成溫度表，根據(jù)改裝原理，此溫度表表盤刻度線的特點是：低溫刻度在________側(cè)(填“左”或“右”)，刻度線分布是否均勻？________(填“是”或“否”).
解析 (3)由題知Rt＝a＋kt，由閉合電路的歐姆定律可得，I＝＝.
(4)由上式可知，溫度越高，電流表中的電流值越小，則低溫刻度在表盤的右側(cè)；由于電流與溫度的關(guān)系不是線性函數(shù)，所以表盤的刻度是不均勻的.
答案 (3) (4)右 否
變式訓(xùn)練
7.圖14甲圖是乙圖所示多用電表歐姆×1 k
30、擋的工作電池，外殼上印著標稱電動勢9 V，但A、B兩極極性沒有標示.
圖14
(1)實驗小組甲同學(xué)選擇多用電表的直流電壓擋對電池測量：將(＋)(－)表筆分別與A、B相連時電表指針反偏；對調(diào)連接，電表有了正常示數(shù)；再在A、B兩極間接入一只200 Ω電阻，電表示數(shù)減小(如電表刻度盤所示).由以上測量可以確定電池的正極是________(填“A”或“B”).
(2)接著要測量這個電池的電動勢E和內(nèi)電阻r.乙同學(xué)說至少還需要電流表、電壓表、滑動變阻器；丙同學(xué)說至少還需要電阻箱；丁同學(xué)說不再需要什么，利用甲的實驗數(shù)據(jù)就可以了.顯然丁同學(xué)設(shè)計的方案不再需要實驗操作，他能得到電池的電動勢和
31、內(nèi)電阻么？若能，寫出結(jié)論；若不能，簡述理由________________.
(3)最后按圖丙所示電路對該電池進行放電實驗.實驗中通過適時調(diào)整滑動變阻器，保持電流表示數(shù)為10 mA不變，每分鐘記錄一次電壓表示數(shù)，實驗歷時20分鐘.將各組電壓—時間數(shù)據(jù)在坐標紙上描點作圖，經(jīng)擬合，可認為電壓由6.2 V均勻下降到5.8 V.則這次放電過程中通過電流表的電量是________ C，電流表和變阻器消耗的電能是________ J.
答案 (1)B (2)E＝7.0 V r＝80 Ω (3)12 72
解析 (1)電壓表接入電路中時，正極應(yīng)與電源正極相連，將(＋)(－)表筆分別與A、B相連時電表指
32、針反偏；對調(diào)連接，電表有了正常示數(shù)，說明B極為正極；
(2)電池外殼上印著標稱電動勢9 V，則直流電壓表的量程取10 V，直接接在電源兩端時，測量電源電動勢，由圖乙可知E＝7.0 V，在A、B兩極間接入一只200 Ω電阻時，由圖乙可知，電壓表示數(shù)為5.0 V，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U＝E－r，代入數(shù)據(jù)得：
5.0＝7.0－r，得：r＝80 Ω.
(3)這次放電過程中通過電流表的電量是q＝It＝12 C，電流表和變阻器的平均電壓＝ V＝6 V，則電流表和變阻器消耗的電能Q＝It＝6×12 J＝72 J.
專題規(guī)范練
1.在探究規(guī)格為“4.0 V 2.0 W”的小燈泡L的伏安特性曲線實
33、驗中，可供選用的器材如下：
小燈泡L：“4.0 V 2.0 W”；
電流表A1：量程3.0 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω；
電流表A2：量程0.6 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω；
電壓表V：量程3.0 V，內(nèi)阻RV＝9.0 kΩ；
定值電阻R1：阻值2.0 kΩ；
定值電阻R2：阻值4.5 kΩ；
定值電阻R3：阻值12.0 kΩ；
定值電阻R4：阻值18.0 kΩ；
滑動變阻器R：阻值范圍0～10 Ω；
學(xué)生電源E：電動勢6.0 V，內(nèi)阻不計；
開關(guān)S及導(dǎo)線若干.
(1)電流表應(yīng)選____，定值電阻選________(在R1、R2、R3、R4中選一個).
(2)在方框中畫出實
34、驗電路圖，并在圖上標明所選器材代號.
(3)小雨同學(xué)采用同樣的方法進行實驗，檢查實驗電路連接正確，然后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn).在不斷開電路的情況下，檢查電路故障，應(yīng)使用多用電表________(選填“歐姆×10”“直流電壓10 V”或“直流電流2.5 mA”)擋，檢查過程中將多用電表的紅、黑表筆與電流表“＋”、“－”接線柱接觸時，多用電表指針發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，說明電路故障是______________________.
答案 (1)A2 R2 (2)見解析圖 (3)直流電壓10 V 電流表斷路
解析 (1)由題知，小燈泡額定電流約為I＝＝ A＝
35、0.5 A，故選A2；
因電壓表量程為3 V，小于燈泡的額定電壓，為了完成測量，要串聯(lián)定值電阻擴大量程，且改裝后量程略大于4 V，由改裝原理得：串聯(lián)電阻至少應(yīng)R＝ kΩ＝3 kΩ，故選R2；
(2)小燈泡電阻R＝＝ Ω＝8 Ω，為小電阻，電流表用外接法，且變阻器用分壓式接法，故原理圖如圖所示.
(3)由題知，在不斷開電路測量時，只能用電壓擋測量，故選用直流電壓10 V擋；檢查過程中將多用電表的紅、黑表筆與電流表“＋”、“－”接線柱接觸時，多用電表指針發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，說明電路故障是電流表斷路.
2.某課外小組在參觀工廠時，看到一丟棄不用的電池，同學(xué)們想用物理上學(xué)到的知識來測定這個電池的
36、電動勢和內(nèi)阻，已知這個電池的電動勢約為11～13 V，內(nèi)阻小于3 Ω，由于直流電壓表量程只有3 V，需要將這只電壓表通過連接一固定電阻(用電阻箱代替)，改裝為量程為15 V的電壓表，然后再用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻，以下是他們的實驗操作過程：
(1)把電壓表量程擴大，實驗電路如圖1甲所示，實驗步驟如下，完成填空：
第一步：按電路圖連接實物
第二步：把滑動變阻器滑片移到最右端，把電阻箱阻值調(diào)到零
第三步：閉合開關(guān)，把滑動變阻器滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使電壓表讀數(shù)為3 V
第四步：把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值，使電壓表讀數(shù)為________ V
第五步：不再改變電阻箱阻值，保持電壓表和電阻箱串聯(lián)
37、，撤去其他線路，即得量程為15 V的電壓表.
圖1
(2)實驗可供選擇的器材有：
A.電壓表(量程為3 V，內(nèi)阻約2 kΩ)
B.電流表(量程為3 A，內(nèi)阻約0.1 Ω)
C.電阻箱(阻值范圍0～9 999 Ω)
D.電阻箱(阻值范圍0～999 Ω)
E.滑動變阻器(阻值為0～20 Ω，額定電流2 A)
F.滑動變阻器(阻值為0～20 kΩ)
則電阻箱應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________.
(3)用該擴大了量程的電壓表(電壓表的表盤沒變)，測電池電動勢E和內(nèi)阻r，實驗電路如圖乙所示，得到多組電壓U和電流I的值，并作出U－I圖線如圖丙所示，可知電池的
38、電動勢為________ V，內(nèi)阻為________ Ω.
答案 (1)0.6 (2)C E (3)11.5 2.5
解析 (1)將3 V電壓表改裝成15 V量程，串聯(lián)電阻箱后的內(nèi)阻是原來內(nèi)阻的5倍，由于滑動變阻器的位置不變，分壓部分的兩端電壓仍為3 V，此時電壓表讀數(shù)為0.6 V.
(2)改裝電壓表需要串聯(lián)大電阻，故選C；在分壓電路中為方便調(diào)節(jié)，選用阻值較小的滑動變阻器，故選E.
(3)由圖丙知，當(dāng)外電路斷路時，電壓表的電壓為U＝2.3 V，電源的電動勢為E＝2.3×5 V＝11.5 V，內(nèi)阻為r＝＝ Ω＝2.5 Ω.
3.熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件. 某實驗小組欲探究通過
39、熱敏電阻R1(常溫下阻值約為10 Ω)的電流隨其兩端電壓變化的特點.熱敏電阻包括正溫度系數(shù)電阻器(PTC)和負溫度系數(shù)電阻器(NTC)，正溫度系數(shù)電阻器(PTC)在溫度升高時電阻值越大，負溫度系數(shù)電阻器(NTC)在溫度升高時電阻值越小，現(xiàn)提供下列器材：
A.電流表A1(量程100 mA，內(nèi)阻約1 Ω)
B.電流表A2(量程1.0 A，內(nèi)阻約0.3 Ω)
C.電壓表V1(量程3.0 V，內(nèi)阻約3 kΩ)
D.電壓表V2(量程10.0 V，內(nèi)阻約10 kΩ)
E.滑動變阻器R(最大阻值為10 Ω)
F.電源E(電動勢15 V，內(nèi)阻忽略)
G.開關(guān)，導(dǎo)線若干
(1)該小組測出熱敏電阻
40、R1的U－I圖線如圖2曲線Ⅰ所示，該熱敏電阻是________熱敏電阻(填“PTC”或“NTC”).
圖2
(2)請在所提供的器材中選擇必需的器材，電流表應(yīng)選________，電壓表應(yīng)選________(填寫器材前面的字母)；并在虛線框中畫出該小組設(shè)計的電路圖.
(3)該小組又通過查閱資料得出了熱敏電阻R2的U－I圖線如曲線Ⅱ所示.然后將熱敏電阻R1、R2分別與某電池組連成如圖3所示電路.測得通過R1和R2的電流分別為0.30 A和0.60 A，則該電池組的電動勢為______ V.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
圖3
答案 (1)PTC (2)B D 見解析
41、圖 (3)10.0
解析 (1)由圖知，電阻隨溫度的升高而增大，R1為PTC熱敏電阻；
(2)電路最大電流約為I＝＝ A＝1.5 A，電流表選B；電源電動勢為15 V，電壓表選D；加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大，滑動變阻器用分壓接法，由于熱敏電阻的阻值遠小于電壓表內(nèi)阻，電流表用外接法，電路圖如圖所示；
(3)因E＝U＋Ir，由題圖曲線可知，電流為0.30 A時，電阻R1兩端電壓為8.0 V，電流為0.60 A時，電阻R2兩端電壓為6.0 V，則有：E＝8.0＋0.3r，E＝6.0＋0.6r，聯(lián)立得E＝10.0 V.
4.為了測定一段由均勻材料制成的圓柱體的電阻率(電阻在20
42、0～250 Ω之間)，現(xiàn)給定電壓表V(量程6 V、內(nèi)阻約為5 kΩ)、電流表A(量程30 mA、內(nèi)阻約為40 Ω)、滑動變阻器R(0～15 Ω)、電源(E＝6 V)、開關(guān)S及導(dǎo)線若干.
(1)設(shè)計測量圓柱體電阻Rx的電路圖，并畫在虛線框內(nèi)；
(2)如圖4所示中的6個點分別表示實驗中測得的6組電壓表U和電流表I的值，試根據(jù)圖求出圓柱體電阻Rx＝________ Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)；
圖4
(3)用50分度的游標卡尺測得該圓柱體的長度l如圖5甲所示，則l＝________ mm；用螺旋測微計測圓柱體的直徑d如圖乙所示，則d＝________ mm.
圖5
(4)
43、由以上數(shù)據(jù)求出ρ＝___________ Ω·m(保留兩位有效數(shù)字).
答案 (1)見解析圖 (2)2.3×102 (3)11.06 2.000 (4)6.5×10－2
解析 (1)由題知，電壓表內(nèi)阻遠大于待測電阻阻值，電流表用外接法，為測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器用分壓接法，電路圖如圖甲所示：
(2)根據(jù)坐標系內(nèi)描出的點作出圖象如圖乙所示：
由圖象可知，待測電阻阻值：Rx＝＝＝2.3×102 Ω；
(3)游標卡尺的讀數(shù)
l＝11 mm＋3×0.02 mm＝11.06 mm；
螺旋測微器的讀數(shù)
d＝2.0 mm＋0×0.01 mm＝2.000 mm；
(4)由Rx＝ρ＝
44、ρ，得
ρ＝≈6.5×10－2 Ω·m.
5.某實驗小組設(shè)計了如圖6甲的電路，其中RT為熱敏電阻，電壓表量程為3 V，內(nèi)阻RV約10 kΩ，電流表量程為0.5 A，內(nèi)阻RA＝4.0 Ω，R為電阻箱.
圖6
(1)該實驗小組首先利用該電路進行描繪熱敏電阻的伏安特性曲線的實驗.閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄不同情況下電壓表示數(shù)U1、電流表的示數(shù)I和電阻箱的阻值R，在I－U坐標系中，將各組U1、I的數(shù)值標記在相應(yīng)位置，描繪出熱敏電阻的部分伏安特性曲線，如圖乙中曲線所示.為了完成該實驗，應(yīng)將導(dǎo)線c端接在________(選填“a”或“b”)點；
(2)利用(1)中記錄的數(shù)據(jù)，通過分析計算
45、可得外電路的電壓U2，U2的計算式為_____________；(用U1、I、R和RA表示)
(3)實驗小組利用(2)中的公式，計算出各組的U2，將U2和I的數(shù)據(jù)也描繪在I－U坐標系中，如圖乙中直線所示，根據(jù)圖象分析可知，電源的電動勢E＝________ V，內(nèi)電阻r＝______ Ω；
(4)實驗中，當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)到8.5 Ω時，熱敏電阻消耗的電功率P＝________ W.(保留兩位有效數(shù)字)
答案 (1)a (2)U2＝U1＋I(R＋RA) (3)6.0 5.0 (4)0.48
解析 (1)利用伏安法測電阻，由圖象可知熱敏電阻的阻值遠小于電壓表電阻，所以采用電流表外接法，故導(dǎo)線
46、c端應(yīng)接在a點；
(2)路端電壓U2等于外部各部分上的電壓之和，
由串并聯(lián)電路規(guī)律得外電壓：U2＝U1＋I(R＋RA)
(3)由伏安特性曲線得，電源的電動勢為E＝6.0 V，
內(nèi)電阻r＝ Ω＝5.0 Ω.
(4)把電流表、電阻箱和電源作為等效電源，其等效電源內(nèi)阻r0＝4.0 Ω＋8.5 Ω＋5.0 Ω＝17.5 Ω；在I－U圖象中作等效電源的伏安特性曲線，如圖所示；與熱敏電阻的伏安特性曲線的交點坐標(2.4,0.2)，故熱敏電阻的電功率P＝2.4×0.2 W＝0.48 W.
6.一位同學(xué)想測量一個有清晰刻度，但沒有示數(shù)，量程、內(nèi)電阻未知的電流表Ax，為了測量電流表Ax的量程和內(nèi)
47、電阻，可以使用的實驗器材如下：
圖7
A.電源(電動勢約4 V，內(nèi)電阻忽略不計)
B.待測電流表Ax (量程和內(nèi)電阻未知)
C.標準電流表A0(量程0.6 A，內(nèi)電阻未知)
D.電阻箱(阻值范圍0～999.9 Ω)
E.滑動變阻器(阻值為0～20 Ω)
F.滑動變阻器(阻值為0～20 kΩ)
G.開關(guān)S和導(dǎo)線若干
該同學(xué)的實驗操作過程為：
(1)將實驗儀器按圖7所示電路連接，滑動變阻器R0應(yīng)選________(選填儀器前的字母序號);
(2)將電阻箱R1的阻值調(diào)至最大，將滑動變阻器的滑片P移至某一位置，閉合開關(guān)S；接著調(diào)節(jié)電阻箱，直至電流表Ax滿偏，記錄此時電
48、阻箱的阻值和標準電流表A0的示數(shù)；
(3)移動滑片P至滑動變阻器的另一位置，再次調(diào)節(jié)電阻箱R1直至電流表Ax滿偏，記錄此時電阻箱的阻值和標準電流表A0的示數(shù)；
(4)重復(fù)步驟(3)3～5次；
(5)該同學(xué)記錄了各組標準電流表A0的示數(shù)I和電阻箱的阻值R1的數(shù)據(jù)，并作出I－圖線；
(6)根據(jù)圖8圖線可以求得電流表Ax的量程為______ A，內(nèi)電阻為________ Ω.將電流表Ax與一個阻值為________ Ω的電阻串聯(lián)就可以組成量程為3 V的電壓表.
圖8
答案 (1)E (6)0.3 0.5 9.5
解析 (1)滑動變阻器因接成分壓電路，故R0應(yīng)選阻值較小的E；
49、(6)由并聯(lián)電路的特點可知：(I－Ig)R1＝IgRg，解得I＝IgRg＋Ig，由圖線可知：Ig＝0.3 A；IgRg＝k＝0.15，解得Rg＝0.5 Ω；將電流表Ax與一個阻值為R＝－Rg＝ Ω－0.5 Ω＝9.5 Ω的電阻串聯(lián)就可以組成量程為3 V的電壓表.
7.二極管是一種半導(dǎo)體元件，它的符號為，其特點是具有單向?qū)щ娦?，即電流從正極流入時電阻比較小，而從負極流入時電阻比較大.
(1)某課外興趣小組想要描繪某種晶體二極管的伏安特性曲線.因二極管外殼所印的標識模糊，為判斷該二極管的正、負極，他們用多用電表電阻擋測二極管的正、反向電阻.其步驟是：將選擇開關(guān)旋至合適倍率，進行歐姆調(diào)零，將黑表
50、筆接觸二極管的左端、紅表筆接觸右端時，指針偏角比較小.然后將紅、黑表筆位置對調(diào)后再進行測量，指針偏角比較大，由此判斷________端為二極管的正極.(選填“左”或“右”)
(2)廠家提供的伏安特性曲線如圖9所示，為了驗證廠家提供的數(shù)據(jù)，該小組對加反向電壓時的伏安特性曲線進行了描繪，可選用的器材有：
圖9
A.直流電源E：電動勢5 V，內(nèi)阻忽略不計
B.直流電源E：電動勢50 V，內(nèi)阻忽略不計
C.滑動變阻器：0～20 Ω
D.電壓表V1：量程45 V、內(nèi)阻約500 kΩ
E.電壓表V2：量程3 V、內(nèi)阻約20 kΩ
F.電流表A：量程0.6 A、內(nèi)阻約400 Ω
G
51、.電流表mA：量程50 mA、內(nèi)阻約5 Ω
H.待測二極管D
I.單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干
①為了提高測量結(jié)果的準確度，選用的器材為_________.(填序號字母)
②為了達到測量目的，請在圖10虛線框內(nèi)畫出正確的實驗電路原理圖.
圖10
③為了保護二極管，反向電壓不要達到40 V，請你對本實驗的設(shè)計或操作提出一條合理的建議：_________________________________________________________________________.
答案 (1)右 (2)①BCDGHI?、谠韴D如圖 ③a.在二極管支路串入一阻值合適的限流電阻起保護作
52、用；b.閉合開關(guān)前滑動觸頭停在最左端，向右移動滑動觸頭時應(yīng)緩慢進行，同時仔細觀察電流表示數(shù)變化，以防止電流超過0.2 mA
解析 (1)歐姆表內(nèi)部有電源，當(dāng)紅表筆接觸右端時，說明紅表筆接入電源的負極；此時指針偏角較小，說明電阻較大，故說明接入了反向電壓，故二極管右端應(yīng)為正極.
(2)由題意可知，采用的電源電壓為50 V，故為了安全和準確，電壓表應(yīng)選取D；由圖可知，最大電流約為30 mA，故電流表應(yīng)選G，故選BCDGHI；②為了得出完整的圖象，應(yīng)采用分壓接法，同時因反向電阻較大，故可以采用電流表內(nèi)接法，原理圖如圖；③a.在二極管支路串入一阻值適合的限流電阻起保護作用；b.閉合開關(guān)前滑動觸頭停在最左端，向右移動滑動觸頭時應(yīng)緩慢進行，同時仔細觀察電流表示數(shù)變化，以防止電流超過0.2 mA.
26
（全國通用）2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題16 電學(xué)實驗學(xué)案
